(57)【要約】      （修正有）【課題】熱軟化性絶縁体と共に化合物半導体をシリコンウェハ上に形成するための方法を提供する。【解決手段】Ｓｉ基板１０２上に熱軟化性絶縁体層１０４を形成する。そして、熱軟化性絶縁体層１０４の直上にシリコン酸化物層２００を形成し、シリコン酸化物層２００上に上部Ｓｉ層２０４を形成する。上部Ｓｉ層２０４上には格子不整合バッファ層２０８を形成する。化合物半導体層１０６は、格子不整合バッファ層２０８上に形成する。この熱軟化性絶縁体の液相温度は、Ｓｉおよび化合物半導体の液相温度よりも低い。例えば、熱軟化性絶縁体のフロー温度範囲は約５００℃〜９００℃であり、このフロー温度は固相温度よりも高く、液相温度よりも低い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン（Ｓｉ）ウェハ上に、熱軟化性絶縁体と共に化合物半導体を形成する方法であって、
Ｓｉ基板を形成する工程と、
前記Ｓｉ基板上に熱軟化性絶縁体層を形成する工程と、
前記熱軟化性絶縁体層上に化合物半導体層を形成する工程とを包含し、
前記熱軟化性絶縁体層の液相温度は、前記Ｓｉ基板および前記化合物半導体層の液相温度よりも低い、方法。
【請求項２】
前記熱軟化性絶縁体層の直上にシリコン酸化物層を形成する工程と、
前記シリコン酸化物層の直上に上部Ｓｉ層を形成する工程と、
前記上部Ｓｉ層と前記化合物半導体層との間に挟まれた格子不整合バッファ層を形成する工程とをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記Ｓｉ基板を形成する工程は、上部表面を有するＳｉハンドルウェハを準備する工程を包含し、
前記熱軟化性絶縁体層を形成する工程は、前記Ｓｉハンドルウェハの上部表面上に前記熱軟化性絶縁体層を堆積する工程を包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記熱軟化性絶縁体を形成する工程は、約５００℃〜９００℃の範囲内のフロー温度を有する材料を堆積する工程を包含し、前記フロー温度は固相温度よりも高く、液相温度よりも低い、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記熱軟化性絶縁体層を形成する工程は、ホウ素シリケートグラス（ＢＳＧ）、リンシリケートグラス（ＰＳＧ）、およびリンホウ素シリケートグラス（ＢＰＳＧ）からなる群より選択される、ドーピングされたシリケートグラス材料を堆積する工程を包含する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ドーピングされたシリケートグラス材料を堆積する工程は、層厚が約５０〜１０００ナノメートル（ｎｍ）の範囲内の、前記ドーピングされたシリケートグラス材料層を形成する工程を包含する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ＢＰＳＧ層を形成する工程は、
シリケートグラスを堆積する工程と、
約２〜４ atomic percentage（ａｔ％）の範囲内のリン、および約３〜７ａｔ％の範囲内のホウ素を用いて、前記シリケートグラスをドーピングする工程とを包含する、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記ＰＳＧ層を形成する工程は、
シリケートグラスを堆積する工程と、
約５〜９ａｔ％の範囲内のリンを用いて、前記シリケートグラスをドーピングする工程とを包含する、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記ＢＳＧ層を形成する工程は、
シリケートグラスを堆積する工程と、
約５〜８ａｔ％の範囲内のホウ素を用いて、前記シリケートグラスをドーピングする工程とを包含する、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記熱軟化性絶縁体層を形成する工程よりも前に、前記ハンドルウェハの上部表面を熱酸化する工程をさらに包含する、請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
上部表面を有するドナーＳｉウェハを準備する工程をさらに包含し、
前記シリコン酸化物層を形成する工程は、前記ドナーＳｉウェハの上部表面を熱酸化する工程を包含する、請求項３に記載の方法であって、
水素イオンを前記ドナーウェハに埋め込むことによって、埋め込み層を形成する工程と、
前記ハンドルウェハの前記熱軟化性絶縁体層と、前記ドナーウェハの前記シリコン酸化物層とを結合する工程と、
前記埋め込み層に沿って前記結合されたウェハを剥離することによって、前記上部Ｓｉ層を露出させる工程とをさらに包含し、
前記上部Ｓｉ層を形成する工程は、前記上部Ｓｉ層を平坦化する工程を包含する、方法。
【請求項１２】
前記ドナーＳｉウェハを準備する工程は、ミラー指数（１１１）の結晶方位を有するドナーＳｉウェハを準備する工程を包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ドナーウェハの上部表面を熱酸化する工程は、層厚が約２〜１００ｎｍの範囲内であるシリコン酸化物層を形成する工程を包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記化合物半導体層を形成する工程は、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＮ、およびＳｉＣからなる群より選択される材料を用いて化合物半導体層を形成する工程を包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項１５】
前記格子不整合バッファ層を形成する工程は、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、およびＡｌＧａＮからなる群より選択される材料を用いて格子不整合バッファ層を形成する工程を包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項１６】
前記上部Ｓｉ層の形成に続いて、前記上部Ｓｉ層をエッチングする工程と、
前記上部Ｓｉ層中の溝によって、隣接するＳｉ島から分離したＳｉ島を形成する工程とをさらに包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項１７】
熱軟化性絶縁体と共に化合物半導体が形成されたシリコンウェハであって、
前記熱軟化性絶縁体は、
シリコン（Ｓｉ）基板と、
前記Ｓｉ基板上の熱軟化性絶縁体層と、
前記熱軟化性絶縁体層上の化合物半導体層とを備えており、
前記熱軟化性絶縁体層の液相温度は、Ｓｉおよび前記化合物半導体の液相温度よりも低い、熱軟化性絶縁体と共に化合物半導体が形成されたシリコンウェハ。
【請求項１８】
前記熱軟化性絶縁体は、
前記熱軟化性絶縁体層の直上の第１のシリコン酸化物層と、
前記第１のシリコン酸化物層の直上の上部Ｓｉ層と、
前記上部Ｓｉ層と前記化合物半導体層との間に挟まれた、格子不整合バッファ層とをさらに備えている、請求項１７に記載のシリコンウェハ。
【請求項１９】
前記熱軟化性絶縁体層のフロー温度範囲は約５００℃〜９００℃であり、該フロー温度は固相温度よりも高く、液相温度よりも低い、請求項１８に記載のシリコンウェハ。
【請求項２０】
前記熱軟化性絶縁体は、ホウ素シリケートグラス（ＢＳＧ）、リンシリケートグラス（ＰＳＧ）、およびリンホウ素シリケートグラス（ＢＰＳＧ）からなる群より選択される、ドーピングされたシリケートグラス材料により構成されている、請求項１９に記載のシリコンウェハ。
【請求項２１】
前記熱軟化性絶縁体を構成するシリケートグラス材料の層厚が、約５０〜１００ナノメートル（ｎｍ）である、請求項２０に記載のシリコンウェハ。
【請求項２２】
前記熱軟化性絶縁体を構成するシリケートグラス材料はＢＰＳＧであり、約２〜４ atomic percentage（ａｔ％）の範囲内のリン、および約３〜７ａｔ％の範囲内のホウ素を含んでいる、請求項２０に記載のシリコンウェハ。
【請求項２３】
前記熱軟化性絶縁体を構成するシリケートグラス材料はＰＳＧであり、約５〜９ａｔ％の範囲内のリンを含んでいる、請求項２０に記載の熱軟化性絶縁体と共にシリコンウェハ上に形成された化合物半導体。
【請求項２４】
前記熱軟化性絶縁体を構成するシリケートグラス材料はＢＳＧであり、約５〜８ａｔ％の範囲内のホウ素を含んでいる、請求項２０に記載のシリコンウェハ。
【請求項２５】
前記熱軟化性絶縁体は、前記熱軟化性絶縁体層と前記Ｓｉ基板とに挟まれた第２のシリコン酸化物層をさらに備えている、請求項１８に記載のシリコンウェハ。
【請求項２６】
前記上部Ｓｉ層の層厚は、約５〜２０ｎｍである、請求項１８に記載のシリコンウェハ。
【請求項２７】
前記上部Ｓｉ層は、ミラー指数（１１１）の結晶方位を有している、請求項１８に記載のシリコンウェハ。
【請求項２８】
前記第１のシリコン酸化物層の層厚は、約２〜１００ｎｍである、請求項１８に記載のシリコンウェハ。
【請求項２９】
前記化合物半導体層は、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＮ、およびＳｉＣからなる群より選択される材料により構成されている、請求項１７に記載のシリコンウェハ。
【請求項３０】
前記格子不整合バッファ層は、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、およびＡｌＧａＮからなる群より選択される材料により構成されている、請求項１８に記載のシリコンウェハ。
【請求項３１】
前記上部Ｓｉ層は、該上部Ｓｉ層中の溝によって、隣接するＳｉ島から分離したＳｉ島を含んでいる、請求項１８に記載のシリコンウェハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路（ＩＣ）の製造に関するものであり、より具体的には、下にあるシリコン（Ｓｉ）基板との熱誘導格子不整合から化合物半導体を絶縁するための層を用いたウェハに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガリウム窒化物（ＧａＮ）は、広い禁制帯幅（３．４ｅＶ）を有する、III／Ｖ族の化合物半導体材料である。ガリウム窒化物は、他の分野と同様に光電子分野に用いられる。III族の他の窒化物と同様に、ガリウム窒化物は電離放射線に対して低感受性であるため、太陽電池に用いるのに有効である。またガリウム窒化物は、青色発光ダイオード（ＬＥＤｓ）およびレーザーの製造にも有効である。従来の間接遷移デバイス（例えばシリコンカーバイド）とは異なり、ガリウム窒化物ＬＥＤｓは日中用いるのに十分明るい。ガリウム窒化物デバイスは、電力増幅器のような、高電力または高周波デバイスにもまた適用され得る。
【０００３】
ガリウム窒化物ＬＥＤｓは、従来、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法を用いて、サファイア基板上にガリウム窒化物を堆積することによって製造されている。亜鉛酸化物およびシリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板もまた、格子不変不整合が比較的低いので、ガリウム窒化物ＬＥＤｓの製造に用いられる。しかしながら、これらの基板を形成するのは費用が高く、またこれらをより小さく形成することは、さらに製造コストをつり上げる。例えば、最先端の技術を用いても、サファイアウェハは約４インチにしかできない。費用を最小限に抑えるために、ＧａＮ装置の製造を、より一般的な、シリコンを基礎とするＩＣ製造に統合することが望まれる。これにより、大きいサイズのＳｉウェハを用いるときに加算される費用利点が得られる。
【０００４】
Ｓｉ上にＧａＮが設けられた装置を用いた技術に付随する重大な問題が２つ存在する。第１に、ＳｉとＧａＮとの間の格子不整合である。この問題は、ＧａＮ成長の前に、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮのような材料からなるバッファ層を用いることによって解決される。このバッファ層は、ＧａＮとＳｉとの間に移行領域を提供する。
【０００５】
しかしながら、これにより追加される、より深刻な問題が存在する。この問題とは、上記の装置において、ＳｉおよびＧａＮ間には熱によって発生する格子不整合もまた存在することである。ＧａＮおよびＳｉ間の熱拡張による格子不整合率は５４％である。格子バッファ層は熱による格子不整合の吸収部となり得るかもしれないが、エピ成長中に１０００℃以上の高温を用いる必要があり、他の装置の製造がウェハの変形の原因となる。ウェハの変形は、ウェハ製造中に非常に緩やかに加熱および冷却することによって軽減され得るが、これによりさらなる費用の追加に繋がり、熱応力およびウェハの変形の問題を完全には解決できない。
【０００６】
緩やかな加熱および冷却工程を用いずに、Ｓｉ上にＧａＮが形成された装置を用いた技術に付随する熱不整合の問題を実質上排除できれば、好都合である。
【発明の開示】
【０００７】
本発明は、熱による格子不整合を吸収するための軟化性埋め込み絶縁体を、ＧａＮ層と共にＳｉウェハ上に成長させる構成について開示する。この構成は、絶縁体上にＳｉが形成された（ＳＯＩ）ウェハの埋め込み酸化物層（ＢＯＸ）の概念に類似する。すなわち、いわゆる「熱軟化性絶縁体」が、ウェハの変形を回避しながら、Ｓｉ基板とＧａＮ層との間の力学的応力を隔離する。一実施形態において、一般的なリンホウ素シリケートガラス（ＢＰＳＧ）を熱絶縁体として用いる。高いウェハ温度において、ＢＰＳＧは力学的に軟質化し、上部ＧａＮ層および下部Ｓｉ基板の熱拡張を隔離する。ＢＰＳＧが軟質化する温度はシリコン酸化物中のホウ素およびリンの濃度に依存しているので、調整可能である。４ atomic percentage（ａｔ％：原子パーセント）のリン（Ｐ）および７ａｔ％のホウ素（Ｂ）を有するＢＰＳＧのフロー温度は、約７００℃であり、力学的に軟質化する温度は６００℃よりも高い。それゆえに、ウェハ温度が６００℃以上であっても力学的な応力が発生しない。
【０００８】
したがって、本発明に係る方法は、熱軟化性絶縁体と共に化合物半導体をシリコン（Ｓｉ）ウェハ上に形成するために提供される。本発明に係る方法においては、Ｓｉ基板上に熱軟化性絶縁体とを形成する。熱軟化性絶縁体層の直上にシリコン酸化物層が形成され、このシリコン酸化物層上に上部Ｓｉ層が形成される。そして、この上部Ｓｉ層上に格子不整合バッファ層が形成される。次に、この格子不整合バッファ層上に化合物半導体層が形成される。熱軟化性絶縁体の液相温度は、Ｓｉおよび化合物半導体の液相温度よりも低い。例えば、熱軟化性絶縁体のフロー温度範囲は約５００〜９００℃であり、このフロー温度は固相温度よりも高く、液相温度よりも低い。
【０００９】
より詳細に説明すると、本発明に係るＳｉウェハ上の化合物半導体は、ドナーウェハおよびハンドルウェハを用いて形成される。そして、ハンドルＳｉウェハの上部表面上に熱軟化性絶縁体を堆積させる。ドナーＳｉウェハの上部表面は熱によって酸化され、水素イオンが埋め込まれる。ハンドルウェハの熱軟化性絶縁体は、ドナーウェハのシリコン酸化物層に結合する。結合したウェハは埋め込み層に沿って剥離され、平坦化された上部Ｓｉ層が露出する。
【００１０】
ＢＰＳＧの他に、ホウ素シリケートガラス（ＢＳＧ）およびリンシリケートガラス（ＰＳＧ）を熱軟化性絶縁体として使用し得る。化合物半導体層は、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＮまたはＳｉＣのような材料によって形成され得る。格子不整合バッファ層は、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮまたはＡｌＧａＮのような材料によって形成され得る。
【００１１】
上述した方法のさらなる詳細、および熱軟化性絶縁体と共にが形成されたシリコンウェハを以下に示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、熱軟化性絶縁体と共に化合物半導体が形成されたシリコン（Ｓｉ）ウェハの部分断面図である。単純な実施形態において、熱軟化性絶縁（ＴＳＩ）ウェハ１００は、Ｓｉ基板１０２、Ｓｉ基板１０２上の熱軟化性絶縁体層１０４、および熱軟化性絶縁体層１０４上の化合物半導体層１０６を備えている。熱軟化性絶縁体層１０４の液相温度は、Ｓｉ基板１０２または化合物半導体層１０６の液相温度よりも低い。
【００１３】
熱軟化性絶縁体（ＴＳＩ）層１０４のフロー温度範囲は、約５００〜９００℃である。このフロー温度は、固相温度よりも高く、液相温度よりも低い。ＴＳＩ層１０４は、フロー温度において力学的に軟質化するように考慮され得る。また、Ｓｉ基板１０２および化合物半導体層１０６の間の微細な熱拡張差をも隔離するのに十分な程度に、ＴＳＩ層１０４が軟質化するように考慮され得る。すなわち、ＴＳＩ層１０４は、フロー温度において軟化するように考慮され得る。化合物半導体層１０６は、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＮまたはＳｉＣのような材料によって形成され得る。しかしながら、本発明の基本的な本質は、薄層間において熱による格子不整合問題が生じる、何れのウェハに対しても適用可能なことである。本発明をＳｉ基板に実質的に適用しているが、下部の基板材料は、どんな特定の種類にも限定されない。
【００１４】
図２は、図１に示すＳｉ−ＴＳＩウェハ上に形成された化合物半導体の第１の変形形態を示す部分断面図である。本実施形態において、第１のシリコン酸化物層２００は、ＴＳＩ層１０４の直上に形成されている。一実施形態において、第１のシリコン酸化物層２００は、約２〜１００ｎｍの範囲の層厚２０２を有している。この第１のシリコン酸化物層２００の直上に、上部Ｓｉ層２０４が形成されている。上部Ｓｉ層２０４は、約５〜２０ｎｍの範囲の層厚２０６を有している。一実施形態において、上部Ｓｉ層２０４は、ミラー指数（１１１）の結晶方位を有している。格子不整合バッファ層２０８は、上部Ｓｉ層２０４および化合物半導体層１０６の間に挟まれている。格子不整合バッファ層２０８は、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮまたはＡｌＧａＮのような材料によって形成され得る。しかしながら、格子不整合に高い耐性を有する他の材料もまた使用可能である。
【００１５】
図１および図２の両方に関して、ＴＳＩ層１０４は、ホウ素シリケートガラス（ＢＳＧ）、リンシリケートガラス（ＰＳＧ）、またはリンホウ素シリケートガラス（ＢＰＳＧ）のようなドーピングされたシリケートガラス材料によって構成されていてもよい。図２に示すように、ドーピングされたシリケートガラス材料１０４は、約５０〜１００ナノメートル（ｎｍ）の範囲の層厚２１０を有している。比較的フロー温度の低い他の材料も使用し得る。
【００１６】
ドーピングされたシリケートガラス材料がＢＰＳＧである場合、約２〜４ atomic percentage（ａｔ％）の範囲のリン、および約３〜７ａｔ％の範囲のホウ素を含んでいる。ドーピングされたシリケートガラス材料がＰＳＧである場合、約５〜９ａｔ％の範囲のリンを含んでいる。ドーピングされたシリケートガラス材料がＢＳＧである場合、約５〜８ａｔ％の範囲のホウ素を含んでいる。ＴＳＩ材料のフロー温度は、上述したドーピング比率を調節することによって変更し得る。
【００１７】
図３は、図２に示すＳｉ−ＴＳＩウェハ上に形成された化合物半導体の変形形態を示す部分断面図である。本実施形態において、上部Ｓｉ基板は、Ｓｉ島３００を含有している。Ｓｉ島３００は、上部Ｓｉ層においてエッチングされた溝（空洞）３０２によって隣接するＳｉ島から離れている。溝３０２は、シリコン酸化物のような材料を用いて閉じられている。図に示す一実施形態において、任意の第２のシリコン酸化物層３０４は、ＴＳＩ層１０４およびＳｉ基板１０２の間に挟まれている。他の形態において、この任意のＳｉ酸化物層は、図２のウェハにおいて用いられ得る。
〔機能の説明〕
図４〜図６は、ＢＰＳＧからなるＴＳＩ層と共に、Ｓｉウェハ上に例示的にＧａＮを用いてＧａＮ層を形成する工程を示している。図４は、結合前のハンドルウェハを示す部分断面図である。ＢＰＳＧ層は、一般的な、ＳＯＩウェハのドーピングされていないシリコン酸化物ＢＯＸと同様である。いくつかの実施形態において、一般的なＳＯＩウェハをＴＳＩとして使用し得るが、一般的なＳＯＩウェハのＢＯＸは、ドーピングされていないシリコン酸化物である。このドーピングされていないシリコン酸化物は、１０００℃以上の温度においてのみ軟質化する。ＢＰＳＧ層を用いることによって、ＴＳＩフロー温度をより低くすることが可能である。
【００１８】
図５は、結合直前のドナーウェハを示す部分断面図である。まず初めにハンドルウェハおよびドナーウェハを洗浄する。ハンドルウェハは、何れの型のシリコン基板であってもよい。ドナーウェハはミラー指数（１１１）の結晶方位を有するシリコン基板であり得る。ハンドルウェハおよびドナーウェハの大きさは同一である。
【００１９】
熱酸化物の薄層をドナーウェハ上に堆積させる。この熱酸化物の層厚は約２ｎｍ〜１００ｎｍであることが好ましい。任意で、熱酸化物の薄層（２ｎｍ〜１００ｎｍ）をハンドルウェハ上にも堆積させてもよい。
【００２０】
２ａｔ％〜４ａｔ％のリン、および３ａｔ％〜７ａｔ％のホウ素を含むＢＰＳＧを、ハンドルウェハ上に堆積させる。ＢＰＳＧ層の層厚は、５０ｎｍ〜１００ｎｍであることが好ましい。またＢＰＳＧのドーピング密度は、薄層の下部および上部表面においてより低く、薄層の中心部分において最も高いことが好ましい。次の工程において、エピタキシャル（エピ）成長によってＧａＮ層を形成する場合、熱軟化性絶縁体の初期ドーピングが薄層の層厚と交差する方向に均一であっても、形成されたＧａＮに分散が生じやすいからである。
【００２１】
ウェハを剥離させるために、高エネルギー水素イオンをドナーウェハに埋め込む。ドナーウェハはハンドルウェハに結合させた後、ドナーウェハを剥離することによって、上部Ｓｉ層を露出させる。
【００２２】
図６は、剥離工程後のウェハを示す部分断面図である。化学機械研磨（ＣＭＰ）工程により、上部シリコン層を平坦化する。平坦化処理後に残るシリコンの層厚は、５ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましい。
【００２３】
ＧａＮおよび格子不整合バッファ層を形成する前に、上部（１１１）Ｓｉ層をエッチングすることによって、任意に（１１１）Ｓｉ島を形成してもよい。これにより、よりよく応力を開放する効果が得られる。
【００２４】
何れかの一般的な方法を、格子不整合バッファ層およびＧａＮ層を成長させるために用いてもよい。ＧａＮを例として示したが、他の化学材料を成長させるための基板として、ＢＰＳＧ−ＢＯＸ−ＳＯＩウェハを用いてもよい。図７は、熱軟化性絶縁体と共に化合物半導体をＳｉウェハ上に形成するための方法を説明するフローチャートを示す図である。説明を明確にするために、本発明に係る方法を、番号を付した一連の工程として示したが、番号は必ずしも工程の順番を決定するものではない。これらの工程のいくつかを省略する、平行して行う、または一連の工程の順番を正確に維持せずに行い得ることが、理解される。本発明に係る方法は、工程７００からスタートする。
【００２５】
工程７０２において、Ｓｉ基板を形成する。工程７０４において、このＳｉ基板上に熱軟化性絶縁体層を形成する。工程７０６において、この熱軟化性絶縁体層上に化合物半導体層を形成する。この化合物半導体層は、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＮまたはＳｉＣにより構成されていてもよい。熱軟化性絶縁体層の液相温度は、Ｓｉおよび化合物半導体の液相温度よりも低い。
【００２６】
一実施形態において、工程７０５ｂでは、熱軟化性絶縁体層の直上にシリコン酸化物層を形成する。工程７０５ｆにおいて、シリコン酸化物層の直上に上部Ｓｉ層を形成し、工程７０５ｉにおいて、上部Ｓｉ層と化合物半導体層との間に挟まれた格子不整合バッファ層を形成する。例えば、格子不整合バッファ層をＡｌＮ、ＩｎＧａＮまたはＡｌＧａＮの材料によって形成してもよい。
【００２７】
一実施形態において、工程７０２では、上部表面を有するＳｉハンドルウェハを準備し、Ｓｉハンドルウェハの上部表面上に熱軟化性絶縁体層を堆積する工程を包含する工程７０４において、熱軟化性絶縁体層を形成する。熱軟化性絶縁体のフロー温度は、約５００℃〜９００℃の範囲である。このフロー温度は、固相温度よりも高く、液相温度よりも低い。一実施形態において、工程７０３では、熱軟化性絶縁体層の形成前に、ハンドルウェハの上部表面を熱酸化させる。
【００２８】
熱軟化性絶縁体のいくつかの例には、ホウ素シリケートガラス（ＢＳＧ）、リンシリケートガラス（ＰＳＧ）、またはリンホウ素シリケートガラス（ＢＰＳＧ）が含まれる。一実施形態において、工程７０４において、ドーピングされたシリケートガラスを、層厚の範囲が約５０〜１０００ナノメートル（ｎｍ）になるまで堆積させる。例えば、ＢＰＳＧを形成する工程は、いくつかの副工程を含んでいてもよい。工程７０４ａにおいて、シリケートガラスを堆積させ、工程７０４ｂにおいて、約２〜４ atomic percentage（ａｔ％）の範囲内のリンおよび約３〜７ａｔ％の範囲内のホウ素を用いて、シリケートガラスをドーピングする。ＢＰＳＧの代わりにＰＳＧを形成する場合、工程７０４ｂにおいて、約５〜９ａｔ％の範囲内のリンを用いてシリケートガラスをドーピングする。または、ＢＳＧを形成する場合、工程７０４ｂにおいて、約５〜８ａｔ％の範囲内のホウ素を用いて、シリケートガラスをドーピングする。
【００２９】
他の実施形態において、工程７０５ａでは、上部表面を有するドナーＳｉウェハを準備し、ドナーウェハの上部表面を熱酸化する工程を包含する工程７０５ｂにおいて、シリコン酸化物層を形成する。例えば、熱酸化層の範囲は層厚は約２〜１００ｎｍであることが好ましい。一実施形態において、ドナーウェハはミラー指数（１１１）の結晶方位を有していてもよい。
【００３０】
工程７０５ｃにおいて、ドナーウェハに水素イオンを埋め込み、埋め込み層を形成する。工程７０５ｄにおいて、ハンドルウェハの熱軟化性絶縁体層を、ドナーウェハのシリコン酸化物層に結合させる。工程７０５ｅにおいて、結合させたウェハを埋め込み層に沿って剥離し、上部Ｓｉ層を露出させる。それから、上部Ｓｉ層を平坦化する工程を含む工程７０５ｆにおいて、上部Ｓｉ層を形成する。一実施形態において、平坦化された上部Ｓｉ層の層厚の範囲は、約５〜２０ｎｍである。他の実施形態において、上部Ｓｉ層の形成に続いて、工程７０５ｇにおいて、上部Ｓｉ層をエッチングする。工程７０５ｈにおいて、上部Ｓｉ層中の溝によって、隣接するＳｉ島から分離したＳｉ島を形成する。
【００３１】
本発明において、熱軟化性絶縁体と共に化合物半導体が形成されたＳｉ基板、およびその製造方法を提供する。例示した特定の層の順番および材料は、本発明を説明するために示した。本発明ではＳｉおよびＧａＮ材料を関連させて述べているが、他の材料間の熱拡張格子不整合に対しても、本発明の基本概念が適用され得る。しかしながら、本発明はこれらの例示形態に全く制限されない。当該分野における通常の知識に基づけば、本発明に係る他の変形形態および実施形態を導き出せるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、熱軟化性絶縁体と共にが形成されたシリコン（Ｓｉ）ウェハの部分断面図である。
【図２】図２は、図１に示すＳｉ−ＴＳＩウェハ上に形成された化合物半導体の他の実施形態を示す部分断面図である。
【図３】図３は、図２に示すＳｉ−ＴＳＩウェハ上に形成された化合物半導体の他の実施形態を示す部分断面図である。
【図４】図４は、ＢＰＳＧ−ＴＳＩと共にＳｉウェハ上に例示的にＧａＮを形成する工程を示しており、結合前のハンドルウェハを示す部分断面図である。
【図５】図５は、ＢＰＳＧ−ＴＳＩと共にＳｉウェハ上に例示的にＧａＮを形成する工程を示しており、結合直前のドナーウェハを示す部分断面図である。
【図６】図６は、ＢＰＳＧ−ＴＳＩと共にＳｉウェハ上に例示的にＧａＮを形成する工程を示しており、剥離工程後のウェハを示す部分断面図である。
【図７】図７は、熱軟化性絶縁体と共に化合物半導体をＳｉウェハ上に形成するための方法を説明するフローチャートを示す図である。
【図１】
2007324573.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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